第2章物联网应用案例70

第2章物联网应用案例2.1智慧城市2.2智慧校园2.3老年人用物联网信息终端2.4智能电网2.5智能家居第2章物联网应用案例2.1.1智慧城市概述智慧城市的起源可以追溯到“数字地球”。2.1智慧城市第2章物联网应用案例图2.1“数字地球”第2章物联网应用案例2.1.2智慧城市随着传感网等互联互通新技术的应用，城市信息化正向着智能化演进。图2.2展示了智慧城市的几个基本应用。第2章物联网应用案例图2.2智慧城市概况第2章物联网应用案例1.什么是智慧城市(1)智慧基础设施。(2)智慧政府。(3)智慧公共服务。(4)智慧产业。(5)智慧人文。智慧城市的全景图如图2.3所示。第2章物联网应用案例图2.3智慧城市全景图第2章物联网应用案例2.智慧城市的架构1)智慧城市整体架构智慧城市的构架可以分为四个部分：感知层、网络层、平台层、应用层，如图2.4所示。一个人体的模型可以用来比喻智慧城市的整体架构，如图2.5所示。第2章物联网应用案例图2.4智慧城市整体框架第2章物联网应用案例图2.5基于人体模型的智慧城市架构第2章物联网应用案例无线传感网是指把随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成无线网络。无线传感网主要通过遥感、地理信息系统、导航定位、通信、高性能计算等高新技术对城市各方面的信息进行数据采集和智能感知，将得到的信息通过网络传递到高性能计算机中进行处理，如图2.6所示。第2章物联网应用案例图2.6无线传感网示意图第2章物联网应用案例第二个层次是神经网络——网络层，如图2.7所示。第2章物联网应用案例图2.7智慧城市的神经网络第2章物联网应用案例2)智慧城市平台架构智慧城市平台的一般架构如图2.8所示。第2章物联网应用案例图2.8智慧城市平台架构第2章物联网应用案例智慧城市平台主要基于面向服务(SOA)的ICT(InformationCommunicationTechnology，信息与通信技术)集成框架来实现智慧城市。ICT就是通过信息与通信技术，用以满足“客户综合信息化需求”的一揽子解决方案，包括通信、信息收集、发布、传感、自动化等各个方面。第2章物联网应用案例2.1.3物联网与智慧城市智慧城市是一个有机结合的大系统，涵盖了更透彻的感知、更全面的互联、更深入的智能。其中，物联网是智慧城市中非常重要的元素，它支撑着整个智慧城市系统。物联网与智慧城市的关系如图2.9所示。第2章物联网应用案例图2.9物联网与智慧城市的关系第2章物联网应用案例物联网与智慧城市最直观的联系就是M2M。M2M(Machine/MantoMachine/Man)是一种以机器智能交互为核心的、网络化的应用与服务。图2.10描述了智慧城市中M2M终端的应用。第2章物联网应用案例图2.10智慧城市中M2M终端的应用第2章物联网应用案例2.2.1智慧校园概述智慧校园的建设旨在提高校园信息服务和应用的质量与水平，建立一个开放的、创新的、协作的和智能的综合信息服务平台。2.2智慧校园第2章物联网应用案例1.数字化校园的发展历程多媒体中控机的出现简化了多媒体设备的使用，提高了设备使用寿命，增强了教学效果，加快了多媒体教学的发展，如图2.11所示。第2章物联网应用案例图2.11多媒体中控机第2章物联网应用案例信息平台融合技术是以教学资源为中心，校园网络为基础，实现校园综合信息平台的可视化、数字化、网络化、智能化，如图2.12所示。它具有统一的教学平台、管理平台、数据平台，并且统一发布信息和统一认证身份。第2章物联网应用案例图2.12信息平台融合技术第2章物联网应用案例2.什么是智慧校园智慧校园是以物联网为基础，以各种应用服务系统为载体而构建的教学、科研、管理和校园生活为一体的新型智慧化的工作、学习和生活环境，利用先进的信息技术手段，实现基于数字环境的应用体系，使得人们能快速、准确地获取校园中人、财、物和学、研、管业务过程中的信息，同时通过综合数据分析为管理改进和业务流程再造提供数据支持，推动学校进行制度创新、管理创新，最终实现教育信息化、决策科学化和管理规范化；通过应用服务的集成与融合来实现校园的信息获取、信息共享和信息服务，从而推进智慧化的教学、智慧化的科研、智慧化的管理、智慧化的生活以及智慧化的服务的实现进程。第2章物联网应用案例智慧校园的发展历程如图2.13所示。第2章物联网应用案例图2.13智慧校园的发展历程第2章物联网应用案例2.2.2智慧校园的架构与技术核心智慧校园的架构分为三个方面。上网环境；数据环境，云计算环境、存储环境；再次，要拥有一个系统(物联系统)接入——支持各种智能终端、设施、设备联网的环境。第2章物联网应用案例1.智慧校园的网络环境智慧校园的网络环境主要分为：接入网，方便师生上互联网；教学网，支撑教学活动；科研网，支撑科研活动；资源网，支撑资源汇聚和传播活动；智能网，支撑和谐、生态校园建设。第2章物联网应用案例2.智慧校园的数据环境智慧校园的数据环境主要采用云计算环境，因为云计算服务平台可使量化、科学的决策成为可能。3.智慧校园的物联环境物联感知系统是整个智慧校园中最可见的一部分，该系统利用传感器、采集器、RFID、二维码、视频监控等感知技术和设备来实现校园环境管理的数字化。第2章物联网应用案例4.智慧校园的技术方法信息系统是一个提供全面信息服务的人机交互系统，信息应用系统的功能是通过服务来体现的。第2章物联网应用案例1)信息规范与标准2)统一的基础设施平台3)共享数据库平台4)基于多网融合的新型网络监控与管理系统5) IC卡与手机融合的综合校园卡应用系统6)面向信息服务的各类应用系统7)物联网应用体验项目8)三维可视化虚拟校园第2章物联网应用案例5.智慧校园终端智慧校园终端设备的选取和应用是多样的，如智能手机、平板电脑以及专用的手持终端和其他网络设备等，如图2.14所示。图2.15所示为智慧校园应用平台。图2.16所示为智能教室的各相关系统组成。第2章物联网应用案例图2.14智慧校园终端第2章物联网应用案例图2.15智慧校园应用平台第2章物联网应用案例图2.16智能教室第2章物联网应用案例图2.17所示为iCampus系列智能教室工作站，作为设备终端，其工作特点如下：(1)硬件模块化、积木式，可灵活搭配。(2)软件分层，多队列处理，开放API，持续扩展。(3)双冗余，工业级，高可靠。(4)设计新理念，智能与控制分离，高工作效率。(5)深度感知，综合决策。(6)符合《多媒体教学环境标准》，互联互通，广泛兼容。(7) IEEE802.11N，支持未来无线宽带校园。第2章物联网应用案例图2.17iCampus智能教室工作站第2章物联网应用案例(8) ZigBee、3G模块，无缝对接“智慧校园”物联网。(9)远程升级，无后顾之忧。(10)数字、模拟混合存在，满足不同应用需求。(11)无线宽带、有线1000 M，光纤传输可选。(12)全面记录运行日志，提供可靠数据。(13)简化开发，易维护，可扩展。(14)操作界面可编程，满足个性化需求，如图2.18所示。第2章物联网应用案例图2.18iCampus可编程操作界面第2章物联网应用案例2.2.3智慧校园的深化应用1.无线设备管理平台无线设备管理平台的界面如图2.19所示。2.实训室设备管理3.地磁感应车辆防盗系统图2.20所示为地磁感应车辆防盗系统。第2章物联网应用案例图2.19无线设备管理平台第2章物联网应用案例图2.20地磁感应车辆防盗系统第2章物联网应用案例2.3.1系统功能老年人用物联网终端系统就是要寻找一种监测方法，这种方法要简单实用，且易于推广。老年人用物联网信息终端构成如图2.21所示。2.3老年人用物联网信息终端第2章物联网应用案例图2.21老年人用物联网信息终端构成图第2章物联网应用案例2.3.2系统整体构架老年人用物联网信息终端由以下几部分组成：一个ZigBee协调器，用于初始化ZigBee无线网络和接收人体状态信息；若干个终端人体状态监测仪，佩戴于被监测人的腰部，用于检测和传送状态信息；运行在PC机端的监控中心软件，显示被监测对象的人体状态信息。老年人用物联网信息终端整体构架如图2.22所示。第2章物联网应用案例图2.22老年人用物联网信息终端整体构架第2章物联网应用案例2.4.1物联网与智能电网物联网与智能电网作为具有战略意义的高新技术和新兴产业，已引起世界各国的高度重视。融合智能电网应用的物联网三层体系架构如图2.23所示。2.4智能电网第2章物联网应用案例图2.23融合智能电网应用的物联网三层体系架构第2章物联网应用案例2.4.2物联网在智能电网中的应用由图2.24可知，物联网技术将进一步助力智能电网的实现，如设备状态的预测和调控，资产全寿命周期管理的辅助决策，电网与用户间的智能互动等。第2章物联网应用案例图2.24物联网在智能电网中的应用第2章物联网应用案例利用物联网技术，通过在常规机组内布置各种传感器以掌握机组运行状态，包括各种技术指标与参数，可提高常规机组运行维护水平；通过在坝体部署压力传感器群监测坝体变形情况，可规避水库调度风险；通过各类气象传感器实时采集风电场、光伏发电厂的风速、风向、温度、湿度、气压、降雨、辐射等微气象信息，可实现新能源发电的监控和预测，如图2.25所示。第2章物联网应用案例图2.25智能电网用电第2章物联网应用案例2.4.3分布式发电与微电网技术电力需求的快速增长与电网规模的不断扩大使构建大电网的建设成本高、运行难度大，并且在适应电力用户的高要求、高可靠性和供电需求方面，也还存在诸多瓶颈问题。第2章物联网应用案例微电网是一种较小规模的分散独立系统，由负荷和微电源组成。它采用了大量的先进电力技术，将燃汽轮机或者风电、光伏发电、燃料电池和储能设备等装置整合在一起，直接接入用户侧，如图2.26所示。第2章物联网应用案例图2.26微电网结构方框图第2章物联网应用案例2.4.4中国国家电网公司“坚强智能电网”建设2009年4月，中国国家电网公司领导与美国能源部长朱棣文相晤，在华盛顿发表演讲称：“中国国家电网公司正在全面建设以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以信息化、数字化、自动化、互动化为特征的自主创新、国际领先的‘智能电网’”。“统一坚强智能电网”战略框架如图2.27所示。第2章物联网应用案例图2.27“统一坚强智能电网”战略框架第2章物联网应用案例智能电网架构如图2.28所示，其中，电网基础体系是坚强智能电网的物质载体，是实现“坚强”的重要基础；技术支撑体系是先进的通信、信息、控制等应用技术，是实现“智能”的技术保障；智能应用体系是保障电网安全、经济、高效运行，提供用户增值服务的具体体现；标准规范体系是指技术、管理方面的标准、规范以及试验、认证、评估体系，是建设坚强智能电网的制度依据。第2章物联网应用案例图2.28智能电网架构第2章物联网应用案例(1)“一个目标”。(2)“两条主线”。(3)“三个阶段”。(4)“四个体系”。(5)“五个内涵”。(6)“六个环节”。智能电网架构如图2.28所示。第2章物联网应用案例坚强智能电网以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度六大环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，如图2.29所示。第2章物联网应用案例图2.29六大环节及基本平台第2章物联网应用案例智能家居的应用场景如图2.30所示。2.5智能家居第2章物联网应用案例图2.30理想智能家居第2章物联网应用案例2.5.1智能家居的概念1984年，美国联合科技公司(UnitedTechnologiesBuildingSystem)将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding，通过对该旧式大楼进行一定程度的改造后，再采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料